[发明专利]一种具有加热功能的陶瓷砖及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及功能性建筑陶瓷领域，特别涉及一种具有加热功能的陶瓷砖及其制备方法。

背景技术

陶瓷砖凭借自身的优异性能和独特的装饰效果成为一种常用的家用装饰材料，被广泛应用于地面和墙面的装饰。近年来，出现一些能够加热的陶瓷砖，可在天气寒冷时为室内加温，散热面积大，极具应用前景。具有加热功能的陶瓷砖通常是将电加热材料如电热丝、电热管等埋设在陶瓷砖基体之下，通过电加热及热传导的方式实现陶瓷基体加热。但电热丝类加热方式接触面积较小，总体电热效率很低，且电热丝寿命较短。

电热膜是以发热面作为热源，由于其接触面积大，热效率较高，逐渐取代了电热丝类加热源。

中国专利CN205918049U公布了一种电热采暖陶瓷砖及其铺贴排布系统，其电热膜采用金属氧化物膜、金属膜或金属氧化物与金属的复合膜中的一种。

中国专利CN205857573U公布了一种石墨烯加热瓷砖，通过对石墨烯涂层通电产生热量实现陶瓷砖的加热功能。但该发明缺乏必要的保温层，使得加热砖在实际应用中热量不仅向上传递，同时也会向下水泥层传递，严重影响了加热陶瓷砖的热效率。

中国专利CN105318398A公布了一种电加热瓷砖和电加热瓷砖供热系统，通过将采暖芯层设置于瓷砖及所需散热层以下，并在后面附有隔热保温层。但保温隔热层为发泡塑料材料，要实现较好的保温效果，发泡塑料厚度一定要厚，实际装修会占用较大的空间，同时在长期加热的环境中发泡塑料容易老化。

中国专利CN105025598A公布了一种电热复合陶瓷砖及其制备方法，该陶瓷砖是在陶瓷基底无釉面上依次涂布电热涂层、引出接线电极、涂布绝缘封装防水层、施加发泡陶瓷层。但发泡陶瓷层的导热系数在0.15瓦/（米•度）左右，仅依靠发泡陶瓷层作为保温层，保温效果不佳，热量容易流失，热效率较低。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种具有加热功能的陶瓷砖及其制备方法。

本发明所采取的技术方案是：一种具有加热功能的陶瓷砖，其由陶瓷砖层和带有凹腔的陶瓷砖基底层贴合而成，所述凹腔位于贴合面一侧，凹腔中填充有自下而上依次层叠的绝缘保温层、发热层和绝缘密封导热层，所述发热层中设有金属电极和温度传感器。

具体地，由绝缘保温层、发热层和绝缘密封导电层依次层叠的复合层结构，使得可对发热层的热量散发方向进行调控，即防止发热层散发的热量向下传递而导向其高效向上传递。

实际上，本发明的陶瓷砖基底层为轻质多孔的陶瓷砖基底层，其保证了整个陶瓷砖具有优异的力学性能和后加工性能。进一步地，轻质多孔陶瓷砖基底层的厚度为1.8~2.4cm，其体质密度不高于1g/cm³，导热系数不高于0.2瓦/（米•度）。

作为上述方案的进一步改进，所述绝缘密封导热层与凹腔的底面之间还设有近红外无机热反射层，其厚度为0.2~0.3mm，从而可进一步加强整个陶瓷砖的保温效果。

作为上述方案的进一步改进，所述发热层为石墨烯涂层。具体地，采用石墨烯作为发热层材料，具有发热均匀、导热快、零衰减、寿命长等特点。在进一步地，所述发热层的厚度为0.2~0.4mm。

作为上述方案的进一步改进，所述绝缘保温层为气凝胶层。进一步地，所述气凝胶选自二氧化硅气凝胶、氧化铝气凝胶或氧化锆气凝胶中的其中一种。本发明采用导热系数极低的气凝胶作为绝热保温材料，可有效提高整个陶瓷砖的热效率，有效防止热量向下传递，同时选用的气凝胶均为无机材料，其均具有优异的抗老性能。本发明绝缘保温层的厚度为0.6~0.8mm，其导热系数不高于0.08瓦/（米•度）。

作为上述方案的进一步改进，所述绝缘密封导热层为导热有机硅胶层，其具有密封效果好和热传导快的特点，大大提升了陶瓷砖层表面温度的加热速度。本发明绝缘密封导热层的厚度为0.3~0.5mm，其体积电阻率不低于1×10¹⁵欧姆•厘米。

一种如上所述的具有加热功能的陶瓷砖的制备方法，其包括如下工艺步骤：

1）采用喷砂工艺在陶瓷砖基底层贴合面一侧加工形成中间低边缘高的凹腔，在凹腔底部喷涂绝缘保温层；

2）待绝缘保温层固化后通过丝网印刷的方式布施上发热层，同时安装金属电极和温度传感器，随后采用流延法在发热层上布施绝缘密封导热层；

3）在陶瓷砖基底层凸起边缘布施粘合胶，将陶瓷砖层与陶瓷砖基底层贴合，待粘合胶固化后即得具有加热功能的陶瓷砖成品。